分布式光伏电站光伏组件背板之选择-solarbe文库

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分布式光伏电站光伏组件背板之选择,苏州赛伍应用技术有限公司 Cybrid Technologies Inc 2015.3,1,2,气候环境类型,◆适用于任何环境地区推荐使用在大型光伏电站,,气候温和，高湿，日照时间不长，低盐雾区域,,,,3,4,背板产品设计思想,5,,,,,,,,,背板设计思想,将背板视为耐候的半导体封装材料用复合材料的理念来做到功能多样化、性能的综合化、失效的分散化,耐候的绝缘材料外皮决定一切,老标准,改良,耐候的绝缘材料提高外层的阻水性提高外层长期耐UV 提高外层热反射提高内层反光率提高背板与EVA粘结力,革新,高热稳定性高散热性（低热阻）高水汽阻隔性内层高反射率中间层耐水解能力绝缘的可靠性提升,材料复合化,外皮决定背板的一切,外皮决定背板的一切,理想标准,理想背板,TPT,KPK,KPf,背景,设计思想,关注各层材料、提高综合性能,6,设计思想之材料复合化,没有1种单一材料能满足全部的功能，所以我们选择多层材料复合成背板，使其达到光伏组件对于背板的多种要求,层与层之间通过接着剂粘结在一起、分子量增大、加强耐水解性能和内聚力。,万一某单个材料失效后，其他层也可以弥补其功效,,,多重保护措施,,7,,,,综合性能,TPT,KPK,TPE,KPE,AAA,PP primer （强化PET）,CPC 氟涂料,KPE,KPF,PVF,PVDF,赛伍,透明E膜（120℃聚乙烯）,白色E膜（TiO2混合）,改良 TPE,2010年,KAPK,PVDF铝箔PETPVDF,改良 KPE,APA,P塑料合金,赛伍-DNP同时,耐热E膜（168℃熔点）,日本,Isovolta,E改良增加内层的紫外阻隔能力，变为白色,提高内层本身的耐紫外提高内层热稳定性提高背板散热性提高阻水性降低成本,E登场认为内层耐候性可以弱化，用聚乙烯只解决背板与EVA粘接，靠聚乙烯来补偿耐局部放电,2013年,2011年,热固性内层,热固性氟皮膜内层,,TPT,铝薄PET,不计成本不计寿命,1970年,2003年,德国地面电站大量民用化,用氟碳涂料代替氟膜,不计寿命不计成本,,少量特殊用途,日本家庭屋顶10年补助计划,,,,,,氟膜供不应求,高效电池,品牌组件厂商走上差异化策略之路→高品质、低成本,国有登场,世界首次民用化开始 1.重视长期可靠性（产品设计寿命） 2. 重视对水的阻隔,3为降低成本，用PET背板方案解决水的阻隔,用氟碳涂料代替氟膜,E登场认为内层耐候性可以弱化，用聚乙烯的E膜代替了氟膜，解决了与EVA粘接，但牺牲了耐紫外、耐热性和热稳定性,E改良增加内层的紫外阻隔能力，变为白色,E再次改良提高内层的耐热性,提高内层本身的耐紫外提高内层热稳定性提高背板散热性提高阻水性降低成本,赛伍,世界的代表性背板的演变史,日本,欧洲,美国,日本,美国,PPE,欧洲,欧洲,环氧树脂胶,,传播到欧洲，为了降本省略掉了铝箔，但牺牲了水的阻隔性,高阻水性3层结构PVDF诞生，提高了水的阻隔性,,K3结构PVDF膜和单层结构PVDF膜共存,背板根据电池功率的提高、电池片的变薄和寿命的延长不断在进化，技术创新是这种进化的支撑。,8,不同类型背板关键性能比较表,合格,合格,合格,不合格,KPK、KPF的K为30μ的阿科玛3层结构PVDF；TPT的T为38μ的PVF； KPE的K为25μ的阿科玛3层结构PVDF,氟本身是透明的，不能阻隔UV 阻隔UV靠白色的TiO2颗粒，氟树脂在此起到的是Hold住TiO2颗粒的载体 - TiO2阻隔UV的功效很高，叠层厚度只要0.4um以上就能完全阻隔UV 因此，考虑阻隔UV的话，根本不需要现在这么厚的氟膜。,Truth 1-1 外层紫外线的阻隔不是靠氟膜，而是靠混入的TiO2颗粒 UV blocking by TiO2;TiO has high efficient UV cutting substance,耐局部放电,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,UV,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,10,,需要纯清的是，混入了无机颗粒的TiO2后氟膜的阻水能力很差（氟涂料更差），加厚是提高水汽阻隔率的最省心的技术手段办法。氟薄膜的制膜工艺很难，因此薄膜做不薄。因此把膜做厚是出于无奈。这两点“短腿”这白白地浪费了氟树脂资源、增加环境负担、浪费客户钱财。法国Arkema公司的三层结构PVDF氟膜就是为了解决混入了TiO2后氟膜的阻水性下降而做了三层结构（表面两层是透明的纯PVDF树脂，中间层才是混入TiO2后的白色氟膜）。因此它是当今单位厚度中水汽透过率最低的氟膜。,Truth 1-2 外层氟膜做厚的目的不是为了阻隔UV，主要是为了提高阻水能力和制膜工艺的局限 Fluorine polymer film has a bad water barrier performance,,水,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,水,,,,,,,,,,,11,,赛伍对各种氟膜进行了落砂实验，同样厚度的不同材质的氟膜略有差异，但差距很小 18um 170升 20um 185升 25um 200升 30um 250升 - 国内针对模拟最强沙漠地带的风沙强度，对背板外层暂定要求能耐＞150升落沙实验,Truth 1-3 外层，18um的氟膜就能抗得住最强风沙；内层，无风沙 18um thickness is enough to durate sand storm. Inner layer faces no sand,耐局部放电,风沙,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,12,,耐局部放电,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,胶黏剂层的可靠性很重要高低温下的剥离力变化（胶黏剂设计）胶粘剂密度（制造过程）溶剂残留量（制造过程）复合时的张力控制范围（制造过程）,Truth 2 胶粘剂,,PET是背板承担绝缘和阻水的核心主力氟膜对水阻隔能力并不强,Truth 3中间层 PET的质量十分重要 PET film quality has been ignored,耐局部放电,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,PET水解后小分子析出，厚度减薄，导致绝缘性能下降和胶黏剂粘性失效,PET水解后发生龟裂，导致绝缘性能下降和水汽透过量增加,40V 950V40V 1080V 1000V 氟膜 250uPET 氟膜,,14,PET是赛伍自己设计的特殊规格，与传统氟背板使用的PET相比，提升了单位体积的绝缘、耐水和阻水的效能,15,16,,17,赛伍公司力足设计出一款适用于所有地区的背板,我们设计出了KPF背板来覆盖性地满足不同气候类型对PV组件的要求。,,不需要用胶黏剂粘接、直接在PET上成膜的氟膜, 即使不用胶黏剂，F与PET可靠密着与EVA粘结性大于80N/cm 耐紫外性 260KWhr照射后，黄变指数△b 3 紫外阻隔性仅需2u厚，UV阻隔280nm380nm 阻隔率99.45（积分球法）,高散热性比TPT/TPE提高35 组件长期转换率,阻燃性 FSI 34 UL1703 Class A 安全性,高耐热性RTI 120℃ 耐热老化性,抗热斑,氟皮膜（Fluro-skin ）内层直接制膜法。将混入TiO2的氟树脂用涂布方式直接涂在PET表面，并形成一张薄膜的技术。而且不需要胶黏剂该薄膜就能紧紧地附着在PET上。,直接膜制膜法（one step filming technology）把直接制膜技术用在背板上一直是多家国际资深高分子材料厂商追求的目标，赛伍率先产业化，并已申请发明专利、KPF结构专利和产品商标。,®,®,®,获得TUV、JET、CSA、UL、CQC认证,18,KPf的f在保留了氟的耐紫外的优点之后，还把耐热提升到220℃，克服了E膜那样的热稳定性不好的问题。 f氟皮膜在保留与厚膜同等的阻隔UV的能力的同时减薄了氟膜厚度，而且是直接在PET表面成膜的，因而取消了胶黏剂层。这造就了KPf的散热性比传统的氟背板提高了30多，目前是所有氟背板中散热性最好的。高反射率目前赛伍已经发展出反射率超过93的f 氟皮膜。（400-700nm,明显提高了组件发电功率。,Fluro-skin fluorine polymer thin film brings other values,19,,-- 所有背板都还没有得到25年大概率不失效的验证。 -- 以测试结果、材料微观结构和其他用途的历史实绩来看， -- 各种氟膜无重要差异，在经验丰富和理性高度较高的发达国家和华东地区几乎被淘汰了的某特定氟膜，一时得到了经验不足的年轻的中国国有的电站投资者的青睐，但随着他们的认知度的提高，最近已经出现的放弃特定而走向开放的局面。 -- 单面氟膜背板和氟涂料背板是氟膜供不应求时代的产物，后来被用来针对双面氟膜背板的降本措施，随着氟膜复合背板的降本，成为一个过渡性解决方案,归纳、读逻辑演绎 Conclusion,KPf是背板进化的必然 result of evolution,20,-- 单面氟膜的内层E膜的弱点已被认知和验证，再怎么“修补”、由于是材质决定了的，有限度。 -- 由于中国国有电站投资者的登场，几近销声匿迹的双面氟膜背板出现回潮，而独立组件厂商并不认同这种选择，双方处在博弈之中。 -- 在高可靠性和成本压力的夹板中，组件行业一直期待有成本更低的背板的出现，赛伍在与多家国际高分子企业的开发竞赛中率先实现了高技术低成本的KPf双面氟膜背板，回答了他们的期待，开启了电站投资商、组件商和背板厂商三盈的新时代。 -- 作为芯材PET扮演背板的核心作用（绝缘阻水）没有变化，其质量最近才被组件厂重视，电站投资商还不懂。 -- 胶黏剂层的批量生产中的可靠性被忽视，其高温下剥离力的设计、溶剂残留量管控、交联密度管控等稳定性重要因子被忽视，原因是组件厂商和加工商背景的背板厂商缺乏化学专业知识和技术手段。 -- 随着对组件的认知的深入和技术进步，不久的将来还会有更好的背板诞生,21,电池片质量因素以外的组件失效的最重要因素--- 水 - 水汽透过背板和EVA腐蚀电池片上的金属线路，导致锈蚀而电阻上升、电流输出下降。还会导致电池片温度上升，造成功率下降和电池片早衰； - 组件内产生的酸性气体（EVA中会分解出来）在水介质下对金属锈蚀，导致上述后果； - 即便是PID现象，玻璃中析出的钠离子若没有水作为迁移介质，也不会造成PID现象； - 即便是蜗牛纹现象，若EVA中析出的化学物质没有于水反应，也不会变色而显现。 - 光伏组件是半导体芯片组成的电子线路的组合。在具有40多年工业化历史的半导体芯片行业，早就证明失效的最重要原因是水，水是绝缘的万恶之源。因此半导体芯片也需要用封装把水阻隔掉，同时达到电气绝缘。但半导体芯片的封装材料（也是有机材料）会带来阻止芯片散热的负面因素，也会因封装材料的热变形对芯片造成隐裂。因此在半导体芯片行业，衡量封装材料好坏的三大核心指标是低透水率、高散热性和高热稳定性； - 光伏组件的背板和EVA就是半导体芯片的封装材料。就背板来说，发挥上述三大核心指标的是背板的中间层PET。把关注点只放在外层内层氟膜的材质、忽视PET 的质量（与耐水老化能力有关）和厚度（与阻水能力和绝缘可靠性有关），是十分片面的，因为氟膜仅仅解决把紫外线阻隔掉、保护PET不受紫外线而老化而已。要是外皮的氟膜能决定背板的一切的话，那背板就没有必要做成复合材料。 - 外层氟膜的水汽透过率（保护PET少受水的侵蚀）是衡量氟膜好坏的重要指标。,,,23,产品开发的缘由和理念,Key Word,High Quality Low Cost,细分化降成本 PROCESS 合理化,,用技术的手段来实现其他,高性能用在最合适的地方，特别针对分布式电站和组件的多样性。达成效能最优化。给客户最佳的成本控制。,,,TIME,Cost,,,TIME,Quality,24,高反射背板（型号Cynagard2X5A系列,针对分布式电站，安装角度变小,光利用率下降,要保证发电功率不输给大型电站，甚至更高，需要提高反射率率。,使用场合分布式，屋顶，电站,性能特点反射率优异大于90（400-700nm）发电功率提升0.4W以上市场上平均在85（积分球法）售价不增加。反射率可以更高至93以上，发电功率进一步提升，价格略有上涨。,已全面上市,25,PPF背板（型号Cynagard275A,背板针对细分化市场,使用场合分布式，屋顶,性能特点阻水性能优异1.6g/ ㎡*day（红外法）电器绝缘性能更优异。,已全面上市,26,高阻水背板型号Super HWB,针对沿海地区，特别是长江以南，分布式电站细分化市场,从背板自身最大化消除PID，闪电纹的诱因,性能特点阻水性能优异SUPER HWB 小于1g/ ㎡*day（红外法ASTM F 1249-06 ）有三种种结构类型，供客户选择。电器绝缘性能更优异。成本基本没有上涨。,27,黑色背板黑金刚型号黑金刚Cynagard 225AB,针对屋顶美化,性能特点黑色纯正与KPF同结构，使用了赛伍系列背板，可以直接使用黑色背板。,黑金刚专门设计的营销方案开展零售业务一千平米起订，随时在库。,28,1500V背板,针对1500V系统电压电站,性能特点厚度在0.5mm以下，相对较薄。,通过大幅提高阵列规模、降低太阳能电站中逆变器的使用数量，可获得最低的平准化能源成本。图片来源福思第一太阳能,29,透明背板,针对透明双玻市场的轻量化需求。薄膜型电池组件的前板。,性能特点透光率90 透明同时，阻隔UV，耐黄变。,30,背板修补液,针对①组件厂组件出厂轻度修复划伤 ②电站使用中被损背板修复,性能特点使用方便，直接喷涂，常温干燥。耐候稳定经过DH1000和UV300KWh 稳定无黄变。附着力良好，无外观异常。,,组件背面,,31,绝缘小条MPM 型号Cyangard 115E/ Cyangard 115F,针对①现行专用绝缘条不耐黄变。 ②使用背板EVA形式的绝缘条成本高厚度厚，不太适应自动装框的要求。,性能特点耐黄变性能优异。绝缘强度高，自带粘性，加工简易，总厚0.300mm,适应自动装框。成本较低。有透明的品种。,,,32,POE封装胶膜型号Cynagard T ® Polyolefin Film,针对①双玻组件，免边框，免封边，阻水汽侧渗透，。 ②高反光下板，增加功率，解决白色翻边问题。 ③用于单玻，防止PID，闪电纹。 ④均为热固型，高耐热，首创独自技术专利。,在库双玻用高透型号。,EE 研发团队散热及绝缘材料简介,2015.01.21,33,导电胶Conductive Film,研发历程 19952009 宇野敬一日本东洋纺 20092013 大森良男日本索尼化学 2013至今邓建波赛伍研究员,产品优点替代传统焊接,减少隐裂,提升效率热固性聚合物,快速交联低膨胀系数应用温度范围-40℃125℃ 高粘结强度低阻抗耐老化,应用开发领域移动通信计算机汽车工业医疗设备光伏电池组件,,,,,,,,热压工具,焊带,导电胶,Busbar,导电胶,,,,,,34,叠层母线排绝缘胶膜,主要特性 1.阻燃等级 VTM-0UL94 2.适用温度范围 -40℃～105℃ 3.高粘结强度与铜板、铝板、镀锡铜等 4.尺寸安定性 5.高绝缘性能,35,散热材料覆铜铝基板、散热铜基板,材料特性＋导热系数2.0 W/M·K以上＋适用温度-40150℃ ＋绝缘等级AC/3KV ＋低膨胀系数Low CTE,36,37,感谢各位,联系方法苏州赛伍应用技术有限公司 CTO 陈洪野手机13776076962 电邮chenhycybrid.net.cn 营销总监助理舒耀兰手机18963684459 电邮shuylcybrid.net.cn,